マグネタイト薄膜表面スピン状態の原子スケールでの可視化と制御

磁铁矿薄膜表面自旋态的原子尺度可视化和控制

• 批准号: 13J01853
• 负责人: 池内 昭朗
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01853/
• 关键词: 磁性半導体; 走査トンネル顕微鏡; マグネタイト; 酸化物薄膜; 表面電子状態; 磁性体

本研究の目的は、MgO(001)基板上に成膜した膜厚20 nmのマグネタイト薄膜における逆位相境界(APB)周辺での局所的な磁性と電気伝導を測定し、APBが磁性や電気伝導特性に与える影響と、その原子構造、磁気特性の関係性を明らかにすることである。本年度は走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて試料表面の原子配列を明らかにし、走査トンネル分光（STS）を用いてAPBの導入により逆位相領域（APD）が異なる電子状態密度分布をとることを明らかにした。 APBを含む試料表面の結晶構造の観察としてマグネタイト薄膜試料表面をSTMによって観察したAPB周辺を詳細に観察することで、マグネタイトの原子配列から3種類存在すると考えられる1/2[100]、1/4[110]、1/4[101]シフト型APBの原子配列を原子分解能で観察することに成功し、各APBの原子配列を明らかにすることに成功した。このSTMによる3種類のAPBの実空間観察結果はこれまでに報告にない結果である。３. STMによりAPBの原子構造を観察するとともに、STSをおこなうことでAPB周辺の表面電子状態密度分布の測定をおこなった。測定の結果、1/4[101]シフト型APBによって隔てられたAPDの内、異なる表面電子状態密度分布を示すAPDが観察されたが、1/2[100]、1/4[110]シフト型APBではこの現象はみられなかった。これらの結果から、1/4[101]シフト型APBがマグネタイト薄膜の電気伝導特性に大きな影響を与えていると考えられる。更に、1/4[101]シフト型APBはその原子配列から反強磁性的な磁気結合の割合を増加させることが予測されており、1/4[101]シフト型APBがマグネタイト薄膜の磁気特性に大きな影響を与える可能性を示唆する結果を得た。

The purpose of this study is to form a thin film on MgO (001) substrate with a thickness of 20 nm. The thin film is sensitive to phase inversion (APB), APB magnetic conductivity, atomic fabrication, magnetic properties, and so on. This year, the electronic density distribution system (STM) has been used to measure the electronic density distribution in the reverse phase field (APD). This year, the surface atoms on the surface of the materials have been arranged, and the optical APB spectroscopy (STS) has been used to determine the electronic state density distribution. In APB, the results show that the surface of thin film is characterized by STM scanning, scanning electron microscopy, X ray diffraction, X ray diffraction, X ray Each APB atom is assigned to make it clear that it is successful. This is an example of STM monitoring. The results of APB space monitoring are not valid. 3. The electron state density distribution on the surface of STM, APB, STS, APB, and APB was measured by electron microscope, electron microscope and atomic device. The results show that the electron density distribution on the surface of the isolated APD shows that the electronic density distribution of the APD sensor shows that the temperature of the APD sensor is low. The results of the experiment show that the electrical conductivity of the APB thin film is very important, and the performance of the APB thin film is very important. In addition, the atoms of 4 [101] pulse type APBs are equipped with anti-strong magnetism, and the results show that the magnetic properties of the thin films of 4 [101] junction type APB thin films are good and the results are satisfactory.

项目成果

Surface Electronic Properties of Anti-Pahse Domains in Fe_3O_4 (001) Thin Films

Fe_3O_4(001)薄膜反相畴的表面电子性质

• 发表时间: 2013
• 作者: Tatsuya Osaki;Takanori Takebe;Junji Fukuda;若杉 勇太;Takeshi Morita;池内 昭朗
• 通讯作者: 池内 昭朗

Surface Electronic Properties on Magnetite Films on MgO(100)

MgO(100) 上磁铁矿薄膜的表面电子特性

• 作者: Nasukawa;Kuniya;Yoshiho Yasugi;Masatoshi Koizumi;Kazuto Kato;徳丸飛鳥・松尾文香・梅野翔太郎・中村将行・住吉美保・劉 暁輝・松島綾美・下東美樹・下東康幸;Akinao Nose;Akira Ikeuchi
• 通讯作者: Akira Ikeuchi

Fe_3O_4薄膜表面におけるout-of-plane型逆位相境界の構造観察

Fe_3O_4薄膜表面面外型反相界的结构观察

• 发表时间: 2013
• 作者: 丸谷曜子;山内靖雄;秋本誠志;井上加奈子;池田健一;水谷正治;杉本幸裕;池内 昭朗;池内 昭朗
• 通讯作者: 池内 昭朗